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電力技術
電纜耐壓試驗儀（電科院）
時間：2022-11-24
中試控股技術研究院魯工為您講解：電纜耐壓試驗儀（電科院）
ZSBP-405KVA/270KV變頻串聯諧振耐壓試驗裝置
| 參考標準：DL/T 474.4-2018
簡易讀懂：變頻串聯諧振耐壓試驗裝置可以做什么?
變頻串聯諧振成套耐壓試驗裝置適用于大容量，高電壓的電容性試品的交接和預防性試驗，主要針對電力電纜、變壓器、斷路器/開關、開關柜、避雷器、電壓互感器、電流互感器、套管、支柱絕緣子、電抗器、母線、隔離開關、輸電線路、發電機、電動機、熔斷器、電容器、隔離開關、接觸器、配電箱、絕緣材質、變電站系統的交流耐壓試驗。
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ZSBP-405KVA/270KV變頻串聯諧振耐壓試驗裝置組成部分：變頻電源主機、激勵變壓器、電抗器、電容分壓器、補償電容器、測試附件組成。適用電壓等級：6kV、10kV、35kV、66kV、110kV、220kV、330kV、500kV、750kV、1000kV，也可以定制不同的電壓等級規格。
如何選擇合適的變頻串聯諧振耐壓試驗裝置？
為了選對規格，請提供以下技術參數
1、電力變壓器：電壓等級，大容量，試驗性質（中性點耐壓或全絕緣耐壓）單相對地電容量；
2、電力電纜：電壓等級，大長度，截面積；
3、發電機、電動機：電壓等級（出口電壓或稱工作電壓），試驗電壓（耐壓值）單相對地電容量范圍（如0.2-0.55uF等）；
4、開關、絕緣子、PT、CT、絕緣工器具、母線：電壓等級（或稱工作電壓）；試驗電壓（耐壓值）；
5、CVT效驗：電壓等級或稱工作電壓，試驗電壓（耐壓值）電容量范圍（如0.005-0.02uF）。
ZSBP-405KVA/270KV變頻串聯諧振耐壓試驗裝置
一、適用范圍
1．35kV，300平方毫米交聯電纜2000m，電容量≤0.59μF，試驗頻率30-300Hz，試驗電壓52kV。
2、10kV，300平方毫米交聯電纜5000m，電容量≤1.9μF，試驗頻率30-300Hz，試驗電壓22kV。
3.10kV/1000kVA變壓器的交流耐壓試驗， 電容量≤0.01μF，試驗頻率45-65Hz，試驗電壓不超過35kV。
4.110kV/1000kVA變壓器的交流耐壓試驗， 電容量≤0.01μF，試驗頻率45-65Hz，試驗電壓不超過160kV。
5．110kV，300平方毫米交聯電纜600m，電容量≤0.12μF，試驗頻率30-300Hz，試驗電壓52kV。
6. 環境溫度：－150C –45 0C;
7. 相對濕度：≤90%RH;
8. 海拔高度: ≤2500米；
二、系統主要性能及參數
1、電源電壓： 380V±10%、50Hz；
2、額定容量： 405KVA；
3、輸出電壓： 270KV，
4、輸出電流： 1.5A.3A 4.5A
5、輸出電壓波形: 正弦波；
6、輸出電壓波形畸變率: ≤0.5% ；
7、允許連續工作時間：額定輸出電流下持續運行時間為60分鐘；
8、輸出頻率范圍: 30～300Hz ；
9、品質因數: ≥30
10、系統噪聲: ≤60db
11、系統測量精度: 1.0級
12、頻率分辨率: 0.01Hz
13、頻率不穩定度: ≤0.05%
14、環境溫度： -25℃～ +55℃
相對濕度: ≤90%
海拔高度: ≤2000m
15、具備手動試驗/自動調諧/自動試驗模式。
16、具備大屏幕顯示,可指示:輸出電壓(有效值)及輸出頻率等。
17、具備試驗電壓、時間、試驗頻率范圍等試驗參數設置功能。
18 具備過電壓、過電流、過熱保護功能。
19、具備閃絡保護功能,在試品發生閃絡時諧振回路失諧,電源立即停止輸出,屏幕提示“試驗失敗”及相關信息。
20、具備各種數據打印功能。
三、設備制造遵循的國家標準和行業標準
GB7328-87 << 變壓器和電抗器的聲級測量>>
GB1094 <<電力變壓器>>
GB/T16927.1-2-1997 <<高電壓試驗技術>>
ZBK41006-89 <<試驗變壓器>>
GB4208 <<外殼防護等級>>
GB2900 <<電工名詞術語>>
GB5273 <<變壓器、高壓電器和套管的端子>>
GB191 <<包裝儲運標志>>
GB10327 <<電力變壓器絕緣水平和絕緣試驗外絕緣自空氣間隙》
GB10229-88 <<電抗器>>
IEC358(1990) <<耦合電容器和電容分壓器>>
IEC1000 <<電磁兼容性>>
GB4793-1984 電子測量儀器安全要求
四、系統配置及具體參數
1、變頻控制電源20KW 1臺
a) 變頻控制電源采用高壓耐壓試驗專用變頻電源,采用一體化設計,控制電源本體具備調頻、調壓、控制、保護等功能。
b) 額定輸出容量: 20KW
c) 工作電源: 交流220V、50Hz 。
d) 輸出電壓: 0～500V可調。
e) 輸出電壓不穩定度≤0.05%
f) 最大輸出電流: 40A
g) 輸出波形:正弦波, 波形畸變率:≤0.5%
h) 頻率調節范圍: 30～300Hz
頻率調節分辨率: 0.001 Hz
i) 連續運行時間: 大于1小時
j) 噪聲水平:≤ 60dB
k) 變頻電源采用高性能專用微機控制電壓、頻率調節
l) 變頻電源配備專用引線和插頭與其他設備進行連接。
m) 保 護 ：具有過壓、過流、過熱、放電保護功能。
n) 具備手動試驗/自動調諧/自動試驗三種模式,并可任意切換。
具備大屏幕顯示,可指示:輸出電壓(有效值)及輸出頻率、勵磁電流、勵磁電壓、試驗時間等。
具備試驗電壓、時間、試驗頻率范圍等試驗參數設置功能及各種數據打印功能。
O) 重 量： 26Kg
2、 勵磁變壓器20KVA 1臺
a) 額定容量: 20KVA
b) 輸入電壓: 500V
c) 輸出電壓： 2KV; 4KV；10KV
d) 工作頻率范圍： 30～300Hz
e) 連續運行時間: 大于1小時
f) 電壓比測量誤差: 小于1%
g) 結構： 采用干式結構,絕緣耐熱等級H級,滿足干式變壓器國家規范要求；
高﹑低壓繞組間和鐵芯設靜電屏蔽,既作為勵磁變,又是隔離變；
內置過電壓保護,防止擊穿反擊。
h) 重 量： 70Kg ;
3、高壓電抗器 67.5/45 6臺
a) 額定容量： 67.5KVA
b) 額定電壓： 45KV
c) 額定電流： 5.5A
e) 品質因素： Q≥30
f) 結 構： 干式；
g) 重 量： 60Kg/臺
h) 連續運行時間：≥ 1小時
4、 電容分壓器 270/0.001 1臺
a) 額定電壓： 270KV
b) 工作頻率： 30～300Hz
c) 分 壓 比： 2000：1
d) 分壓比誤差： ≤1%,
e) 測量精度： 交流有效值1.0級
f) 介質損耗： tgδ≤0.5% ;
g) 重 量： 10Kg
h)高﹑低壓臂的電容采用一致的介質結構,溫度系數小,角位移小,在30-300HZ內分壓比不變。
五、供貨清單一覽表
序號 設備名稱 型號規格 單位 數量
1 變頻電源 20KW 臺 1
2 勵磁變壓器 20KVA 臺 1
3 高壓電抗器 67.5/45(45KV/1.5A) 臺 6
4 電容分壓器 270/0.001（270KV） 臺 1
5 附件測試線一套 套 1
六、出廠檢驗
本裝置出廠前，對各組成單元設備及成套裝置分別按下列試驗項目進行出廠前試驗，試驗結果完全符合協議及以下標準要求后方可出廠。
1、變頻電源
1）絕緣電阻測試
2）耐壓試驗：2000V，1分鐘
3）負載試驗：在滿負荷下，各器件的溫升不大于45K 。
2、勵磁變壓器
1）直流電阻測量
2）變比測量
3）空載電流及空載損耗
4）短路阻抗和負載損耗
5）絕緣電阻測試
6）溫升試驗：額定容量下運行60min,溫升不大于65K
3、電抗器試驗
1）直流電阻測量
2）電感量測量
3）交流耐壓試驗
溫升試驗：額定容量下運行60min,溫升不大于65K
4、成套裝置試驗
（1） 耐壓試驗：1.1額定電壓下，耐壓1min；
（2） 短路試驗：電壓為0.5U，0.8U，1.0U的條件下，將高壓輸出突發短路3次，保護裝置可靠動作，各單元完好。
（3）噪音小于60dB；
ZSBP-75KVA/75KV變頻串聯諧振成套試驗裝置：就是做耐壓試驗的設備，它是為了滿足大容量的被試品要求而研發的設備。它是一套組合設備，為了耐壓試驗能順利準確地進行，針對不同被試品，串聯諧振裝置的組件是不同的。所以請務必準確選型，技術部為您量身制定選型方案。
中試控股ZSBP-75KVA/75KV變頻串聯諧振成套試驗裝置產品適用性好，實用可靠，效率高，事半功倍 | 是很多企業以及電力工作者信賴的好伙伴。
中試控股踐行“精細制造，深耕技術”產出ZSBP-405KVA/270KV變頻串聯諧振耐壓試驗裝置優質產品能夠在市場中贏得用戶信賴,樹立中試控股新形象打下了堅實的根底。
ZSBP-405KVA/270KV變頻串聯諧振耐壓試驗裝置
變頻電源變頻電源原理圖如圖2-1，Ｈ相交流電壓380V通過輸入電路的整流，將交流變為直流儲存于主回路的電容上；再通過逆變電路逆變生成SPWM序列波形，中試控股通過低通濾波器濾波變為頻率和幅值均可調的交流電壓。控制器包括輔助電路、控制電路和保護電路，相當于整個系統的神經中樞，用于控制各部分安全可靠運行，包括輸入電路、逆變電路工作Ｗ及外部輸入指令接收和系統各種保護的實現。
勵磁變壓器
勵磁變壓器內有高低壓繞組，低壓繞姐通常為一組，少數有抽頭，各繞組有串聯也有并聯，Ｗ滿足不同電壓等級、不同容量試品的試驗要求。在系統中勵磁變壓器的主要作用：將變頻電源輸出的低電壓進行升壓。
試驗電抗器
電抗器作為試驗回路的一個重要組成部分，電抗器的電感量和試驗回路的電容量共同決定了試驗回路的諧振頻率。電抗器一般由2~4節組成，可Ｗ根據試驗電壓等級將它們進行不同組合，但是姐合后的電抗器和試驗回路電容發生諧振的諧振頻率必須在30~300HZ內。
電容分壓器
電容分壓器是測試試驗電壓的取樣部件，它由高壓臂和低壓臂組成，一般分壓器配有多節高壓臂，Ｗ滿足不同電壓等級的試驗。
串聯諧振技術分析
阻抗頻率特性分析
試驗系統簡化電路如圖２－２所示，其中１７為勵磁變壓器高壓繞組的輸出電壓，其頻率通過變頻電源的控制電路可實現從３０Ｈｚ到３００Ｈｚ連續可調。為串聯諧振回路的等值電阻，由于高壓電抗器的電感值很大，其繞線電阻占了回路等效電阻的主要部分，一般在百歐以上。
諧振點的查找
在串聯諧振交流耐壓試驗中，一個很重要的條件就是回路需要達到串聯諧振狀態，所以諧振點的查找就變得十分重要。在上一節己經詳細的討論了RLC回路發生串聯諧振的能量變化和頻率特性，可得出，當回路中電感及電容的參數確定后，就能根據諧振條件得出諧振頻率，中試控股并且當回路頻率十分接近諧振頻率時電容上能達到最大電壓值，此時電抗上電壓略小于最大電壓值，可以將此時回路的頻率近似作為諧振頻率，利用這一特性可以進行查找諧振點的設計。為了使串聯諧振交流耐壓試驗與工頻耐壓試驗等效性好，按照國際大電網會議工作組的推薦，要求試驗系統的工作頻率為30-300HZ。范圍雖然很廣，但是由圖2-5可知電容電壓是一個先升高下降低的過程，在電容電壓拐點處可以認為中試控股達到諧振狀態，此時電容電壓最大，本文設計了以下諧振點查找辦法：
在進行串聯諧振交流耐壓試驗時，首先需要保證試驗回路的諧振頻率在30-300HZ范圍內。試驗時，中試控股將變頻電源輸出電壓調到一個較小的值（一般為試品要求耐壓值的5%-10%所對應的變頻電源的輸出電壓值），然后直接從30HZ開始對其頻率進行粗調，由前面的分析可知，電容電壓在開始時肯定是隨著頻率的增大而逐漸升高，只要電容電壓出現拐點，則可以認為此時的頻率己經達到了諧振頻率附近。然后可Ｗ拐點附近的小頻率范圍內進行細調，直到試品上電壓達到最大值，此時可Ｗ近似的認為試驗回路達到了諧振狀態。再對電壓進行升壓調節，在試品電壓要求耐壓值的０~９０％范圍內粗調，在試品電壓要求耐壓值的90%~100%范圍內細調，調節速度每秒不應超過10KV（—般為1.5KV/S），使試品上電壓達到耐壓要求。
隨著電力事業的不斷發展，變壓器、發電機、斷路器、GIS、110kV及220kV交聯聚乙烯電纜等高壓電力設備的應用越來越廣泛。中試控股根據《電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗標準》(GB50150-91)和《電力設備預防性試驗規程》(DL/T096-1996)的要求，此類高壓電力設備的安裝驗收和年度檢修中，均需進行交流耐壓試驗項目。
交流耐壓試驗電源主要有以下三種方式產生:
(1) 變壓器式：中試控股帶補償電抗器的傳統試驗變壓器，工頻。
(2) 調感式：可調電感式諧振系統，工頻。
(3) 調頻式：固定電抗器諧振系統，通過變頻器將一可調頻電壓加到試品上，改變頻率以達到諧振。
諧振耐壓試驗方法是通過改變試驗系統的電感量和試驗頻率，使回路處于諧振狀態，這樣試驗回路中試品上的大部分容性電流與電抗器上的感性電流相抵消，電源供給的能量僅為回路中消耗的用功功率，為試品容量的1/Q(Q為系統的諧振倍數);因此試驗電源的容量在降低，重量大大減輕。諧振耐壓試驗系統按調節方式分為調感式和調頻式兩種。
可調電感型諧振試驗系統可以滿足耐壓要求，但由于重量大，可移動性差，主要用于試驗室。變頻串聯諧振耐壓試驗是利用電抗器的電感與被試品電容實現諧振，在被試品上獲得高電壓，是當前高電壓試驗的一種新的方法與潮流，在國內外已經得到廣泛的應用。
變頻串聯諧振是諧振式電流濾波電路，能改善電源波形畸變，獲得較好的正弦電壓波形，有效防止諧波峰值對被試品的誤擊穿。變頻串聯諧振工作在諧振狀態，當被試品的絕緣點被擊穿時，電流立即脫諧，回路電流迅速下降為正常試驗電流的數十分之一。發生閃絡擊穿時，因失去諧振條件，除短路電流立即下降外，中試控股高電壓也立即消失，電弧即可熄滅。其恢復電壓的再建立過程很長，很容易在再次達到閃絡電壓斷開電源，所以適用于高電壓、大容量的電力設備的絕緣耐壓試驗。
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